專利名稱：大孔硅膠及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅膠及其生產(chǎn)工藝，具體講是一種大孔硅膠，其屬于無機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域。
硅膠以其孔徑不同，一般分為粗孔硅膠和細(xì)孔硅膠，其中粗孔硅膠的孔徑一般為8-10nm；細(xì)孔硅膠的孔徑一般為1-4nm。還有一種由CN1157260文獻(xiàn)所披露的大孔硅膠，其孔徑一般為20-15000nm。這種硅膠是在制造方法中，將不溶于水的固體粒子分散于堿性硅酸鹽溶液中或無機(jī)酸中，利用固體粒子的擴(kuò)孔促進(jìn)作用，實(shí)現(xiàn)顯著地增大硅膠孔徑的目的。然而，該制造方法中要求使用嚴(yán)格的顆粒粒度的固體粒子和使用的堿性硅酸鹽溶液和無機(jī)酸應(yīng)具有20厘泊以下的粘度。該制造方法的工藝原料制備麻煩，工藝要求高，不利于大批量規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種大孔硅膠及其制造方法。該硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。該硅膠的制造方法是在傳統(tǒng)的硅膠生產(chǎn)方法的基礎(chǔ)上，保留傳統(tǒng)工藝的由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應(yīng)器中生成正硅酸，再經(jīng)靜置凝固—→破碎造粒—→水洗—→堿泡處理的處理工藝，設(shè)計(jì)在之后的擴(kuò)孔工藝處理，使得該硅膠的物化性能達(dá)到前述指標(biāo)要求。
本發(fā)明的任務(wù)是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，研制了一種大孔硅膠，其外觀呈不規(guī)則塊狀、球形乳白色玻璃狀顆粒。該硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。
本大孔硅膠的制造方法，其由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應(yīng)器中生成正硅酸，按傳統(tǒng)的制膠工藝，經(jīng)靜置凝固—→破碎造?！础鷫A泡處理，之后的處理工藝為A、蒸汽處理，即將浸泡的堿液放掉，從水洗槽底部，對(duì)濕膠粒堆集層通入蒸汽；B、浸鹽處理，即將蒸汽處理的該濕膠粒，置于含量0.01-0.7％(W/L)鹽溶液中浸泡；再經(jīng)傳統(tǒng)的烘干工藝，制得成品大孔硅膠。
本大孔硅膠的制造方法所述的A、步蒸汽處理的工藝條件為通入蒸汽的汽壓為0.1-0.3MPa，控制堆膠溫度80-120℃，通汽時(shí)間2-25hr，該濕膠粒堆集層厚度為10-3500mm。
本大孔硅膠的制造方法所述的B、步浸鹽處理工藝的浸泡時(shí)間4-40hr，控制浸泡液的溫度20-70℃。
本孔硅膠的制造方法所述的B、步浸鹽處理工藝的鹽溶液，其中的鹽類為鋯鹽，或鋁鹽，或鋅鹽，或鋰鹽。
本大孔硅膠所述的硅膠是由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應(yīng)器中生成正硅酸，按傳統(tǒng)的制膠工藝，經(jīng)靜置凝固—→破碎造?！础鷫A泡處理—→蒸汽處理—→浸鹽處理，再經(jīng)傳統(tǒng)的烘干工藝處理，制得大孔硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于本發(fā)明采用的擴(kuò)孔后處理工藝，即蒸汽處理和浸鹽處理，使得該硅膠的物化性能達(dá)到平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g的指標(biāo)要求。整體工藝過程都是在常壓下進(jìn)行，無需高溫焙燒，無需使用要求嚴(yán)格的工藝原料，如無需使用嚴(yán)格的顆粒粒度的固體粒子和反應(yīng)液的粘度要求的工藝原料。本發(fā)明的蒸汽處理是從增強(qiáng)原膠骨架變形抵抗力而設(shè)計(jì)的。在蒸汽處理過程中原膠的水凝膠可能發(fā)生膠團(tuán)重排，原膠內(nèi)部的諸SiO4四面體質(zhì)點(diǎn)間結(jié)構(gòu)與具有一定能量(氣化能量)的水分子相互作用，會(huì)發(fā)生縮合長(zhǎng)大。這種SiO4四面體質(zhì)點(diǎn)與氣化能量的水分子之間的重排，可能使得原膠的骨架得到壯固。同時(shí)這種重排結(jié)果也為下一步浸鹽處理做好基礎(chǔ)。本發(fā)明的浸鹽處理是特選金屬離子在一定的浸泡時(shí)間內(nèi)，由金屬離子與SiO4四面體質(zhì)點(diǎn)的末端基團(tuán)發(fā)生作用，使諸該質(zhì)點(diǎn)間相互聯(lián)系進(jìn)一步提高原膠骨架的強(qiáng)度，從而確定了原膠骨架的大孔結(jié)構(gòu)。再經(jīng)傳統(tǒng)的烘干工藝，使硅膠的大孔結(jié)構(gòu)最后固定下來。本發(fā)明簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的硅膠生產(chǎn)工藝過程，在普通的粗孔硅膠的生產(chǎn)設(shè)備上生產(chǎn)出物化性能合格的大孔硅膠。本發(fā)明制造方法簡(jiǎn)單，易于規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于以下實(shí)施例中。
本發(fā)明的大孔硅膠的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的說明。在普通粗孔硅膠的生產(chǎn)設(shè)備上配制含量為20％±0.5％的硅酸鈉溶液，與配制含量為20％硫酸溶液進(jìn)行反應(yīng)制成原膠控制制膠反應(yīng)壓力在0.28-0.4Mpa，反應(yīng)溫度在25±5℃；經(jīng)老化靜置凝膠處理凝膠水溫在25-40℃，老化靜置時(shí)間在32-40hr，pH值1.0-3.0；經(jīng)割膠機(jī)破碎造粒制成小于4cm的不規(guī)則塊狀或球形乳白色玻璃狀顆粒；再經(jīng)水洗處理控制水溫在55-60℃，pH值≥5.3；然后經(jīng)堿泡處理用pH值8.0的燒堿溶液浸泡32hr，維持溶液溫度30±5℃，再經(jīng)蒸汽處理和浸鹽處理的后處理工藝，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表1，表2。后處理的該硅膠，經(jīng)120℃±5℃的室內(nèi)烘干處理，得含水量≤4％的大孔硅膠。表1大孔硅膠的后處理實(shí)施例表； 注(6)-(20)表示為實(shí)驗(yàn)號(hào)；鋯鹽為硫酸鋯，鋁鹽為硫酸鋁，鋅鹽為硫酸鋅，鋰鹽為氯化鋰。表2大孔硅膠實(shí)施例的物化性能表；
注表2中的物化性能測(cè)試方法采用HG/T2765.5的有關(guān)章節(jié)的試驗(yàn)方法，所采用的儀器為美國(guó)貝克曼公司出品的SA3100型的比表面積、孔隙分析儀。
權(quán)利要求
1.一種大孔硅膠，其外觀呈不規(guī)則塊狀、球形乳白色玻璃狀顆粒，其特征在于該硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大孔硅膠的制造方法，其由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應(yīng)器中生成正硅酸，按傳統(tǒng)的制膠工藝，經(jīng)靜置凝固—→破碎造?！础鷫A泡處理，之后的處理工藝，其特征在于A、蒸汽處理，即將浸泡的堿液放掉，從水洗槽底部，對(duì)濕膠粒堆集層通入蒸汽；B、浸鹽處理，即將蒸汽處理的該濕膠粒，置于含量0.01-0.7％(W/L)鹽溶液中浸泡；再經(jīng)傳統(tǒng)的烘干工藝，制得成品大孔硅膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述大孔硅膠的制造方法，其特征在于所述的A、蒸汽處理的工藝條件為通入蒸汽的汽壓為0.1-0.3MPa，控制堆膠溫度80-120℃，通汽時(shí)間2-25hr，該濕膠粒堆集層厚度為10-3500mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述大孔硅膠的制造方法，其特征在于所述的B、浸鹽處理工藝的浸泡時(shí)間4-40hr，控制浸泡液的溫度20-70℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求2和4所述大孔硅膠的制造方法，其特征在于所述的B、浸鹽處理工藝的鹽溶液，其中的鹽類為鋯鹽，或鋁鹽，或鋅鹽，或鋰鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述大孔硅膠，其特征在于所述的硅膠是由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應(yīng)器中生成正硅酸，按傳統(tǒng)的制膠工藝，經(jīng)靜置凝固—→破碎造粒—→水洗—→堿泡處理—→蒸汽處理—→浸鹽處理，再經(jīng)傳統(tǒng)的烘干工藝處理，制得大孔硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。
全文摘要
本發(fā)明公開的大孔硅膠，其是由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應(yīng)器中生成正硅酸，按傳統(tǒng)的制膠工藝,經(jīng)靜置凝固－→破碎造粒－→水洗－→堿泡處理－→蒸汽處理－→浸鹽處理,再經(jīng)傳統(tǒng)的烘干工藝處理,制得大孔硅膠的物化性能為:平均孔徑在10－60nm,平均比表面積250－350m
文檔編號(hào)C01B33/00GK1363514SQ0110042
公開日2002年8月14日 申請(qǐng)日期2001年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月11日
發(fā)明者宋彥文, 劉素娟, 張傳銀, 張志剛, 矯山本 申請(qǐng)人:青島美晶化工有限公司